丙烯腈車間硫酸泵不上量故障處理

朱國(guó)伏

（大慶煉化公司聚合物一廠，黑龍江大慶 163411）

0 引言

丙烯腈裝置中，硫酸泵發(fā)揮著重要作用：從硫酸罐抽取濃硫酸，通過(guò)硫酸混合器后注入急冷塔上段噴淋液里，經(jīng)過(guò)4層噴淋，中和丙烯腈反應(yīng)氣體中未反應(yīng)完全的氨，生成硫銨。因介質(zhì)濃硫酸具有強(qiáng)腐蝕性，因此大多數(shù)丙烯腈裝置都采用磁力泵、計(jì)量泵作為輸送設(shè)備。大慶煉化公司3臺(tái)丙烯腈硫酸泵運(yùn)行時(shí)一開兩備，均為丹東克隆集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的CMXB1/60磁力旋渦泵。由于泵軸、內(nèi)磁轉(zhuǎn)子被泵體、隔離套完全封閉，解決了“跑、冒、滴、漏”問(wèn)題，消除了有毒、有害介質(zhì)通過(guò)泵密封泄漏的安全隱患，保證了職工的身心健康和安全生產(chǎn)。

1 磁力泵工作原理

磁力泵由泵、磁力傳動(dòng)器、電機(jī)3部分組成。不導(dǎo)磁的隔離套與泵體連接，將內(nèi)磁轉(zhuǎn)子和外磁轉(zhuǎn)子隔離開，在泵內(nèi)形成一個(gè)含酸的獨(dú)立密封腔體。當(dāng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)外磁轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁場(chǎng)能穿透空氣隙和非磁性物質(zhì)，帶動(dòng)與葉輪相連的內(nèi)磁轉(zhuǎn)子作同步旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的無(wú)接觸傳遞，將動(dòng)密封轉(zhuǎn)化為靜密封（圖1）。在此過(guò)程中，硫酸要從B腔經(jīng)過(guò)導(dǎo)流孔進(jìn)入A腔，再由軸承間隙回到B腔，將內(nèi)磁轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的熱量帶走，達(dá)到介質(zhì)自冷卻內(nèi)磁轉(zhuǎn)子的目的。內(nèi)磁轉(zhuǎn)子在達(dá)到（240～250）℃時(shí)便會(huì)消磁 。

2 設(shè)備故障經(jīng)過(guò)和處理

2007年11月14日14：12，聚合物一廠丙烯腈車間班組主操監(jiān)表發(fā)現(xiàn)硫酸流量計(jì)FI0301突然沒(méi)有量，初步判斷在用硫酸泵偷停。泵工到現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)運(yùn)行泵一直在運(yùn)轉(zhuǎn)，但是出口壓力下降為 0.5 MPa，而正常值應(yīng)為（0.8～1.0）MPa，因此馬上啟備用泵，但未能成功，懷疑沒(méi)有送電；聯(lián)系供電崗，確認(rèn)送電后啟動(dòng)備用泵仍未成功，聯(lián)系機(jī)修盤車未盤動(dòng)。14∶45，打開運(yùn)行泵出口導(dǎo)淋排放，以確認(rèn)介質(zhì)硫酸中是否有異物，發(fā)現(xiàn)有氣體排出，此時(shí)泵入口硫酸罐液位是60%、屬于正常范圍，氣體排凈后，出口壓力恢復(fù)至1.0 MPa，主控室表盤顯示流量正常。14∶50，運(yùn)行硫酸泵正常運(yùn)行。

圖1 磁力泵結(jié)構(gòu)

3 設(shè)備故障分析

3.1 硫酸泵抽空分析

硫酸運(yùn)行泵運(yùn)行過(guò)程中突然抽空，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)排放入口導(dǎo)淋無(wú)異常、未發(fā)現(xiàn)硫酸內(nèi)有固態(tài)雜質(zhì)等現(xiàn)象，排除入口流量不足造成抽空的原因，懷疑該故障與工業(yè)硫酸濃度有關(guān)。該泵的介質(zhì)由酸堿站提供，為濃度93%～95%硫酸，不滿足原始設(shè)計(jì)的96%。同時(shí)，由于每次收酸后要用氮?dú)鈷呔€，氮?dú)鈨?nèi)的水分等雜質(zhì)也進(jìn)入酸罐，加大了硫酸的雜質(zhì)，酸中的雜質(zhì)顆粒短期阻塞導(dǎo)流孔，致使硫酸無(wú)法從B腔進(jìn)入A腔，從而使A腔溫度過(guò)高，酸汽化、產(chǎn)生氣體，使泵抽空。在2003年曾經(jīng)發(fā)生過(guò)在正常運(yùn)行參數(shù)情況下泵消磁問(wèn)題，由廠家對(duì)導(dǎo)流孔進(jìn)行擴(kuò)孔后，A泵從（2～3）mm擴(kuò)到6 mm，擴(kuò)孔后泵出口壓力變低，由1.5 kPa到1.1 kPa；S泵從（2～3）mm擴(kuò)到4 mm，擴(kuò)孔后泵出口壓力變低，由1.5 kPa到1.3 kPa；B泵未擴(kuò)孔。因?yàn)閷?dǎo)流口使泵體AB腔形成一個(gè)獨(dú)立的回流系統(tǒng)，導(dǎo)流口變大就相當(dāng)于開大了泵的回流閥，所以泵出口壓力變低。

3.2 硫酸泵備用泵啟動(dòng)不成功的原因分析

當(dāng)年10月12日，車間根據(jù)公司轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備管理制度進(jìn)行切換后，入口閥全開、出口閥全關(guān)，處于備用狀態(tài)。11月14日，維修人員解體該泵后對(duì)電機(jī)單獨(dú)盤車，靈活，但發(fā)現(xiàn)外磁轉(zhuǎn)子與隔離套被酸泥粘合在一起，判斷是由隔離套被硫酸腐蝕泄漏造成。更換外磁轉(zhuǎn)子、隔離套、葉輪和墊片后回裝，泵運(yùn)行正常。

隔離套由哈氏B-2合金（Hastelloy B-2 alloy）材料做成，主要成份為鎳鉻鐵鉬合金，是一種有極低含碳量和含硅量的Ni-Mo合金。哈氏B-2合金在各種還原性介質(zhì)中有優(yōu)良的耐腐蝕性能，能耐常壓下任何溫度、任何濃度鹽酸的腐蝕。哈氏B-2合金的密度為 9.2 g/cm3，熔點(diǎn)（1330～1380）℃，磁導(dǎo)率≤1.001（℃，RT），其他成分見表1。

表1 哈氏B-2合金成分

分析可知：

（1）硫酸泵隔離套本身可能存在缺陷。由哈氏合金B(yǎng)-2的理化性質(zhì)、力學(xué)性能可知，隔離套在加工、使用過(guò)程中極易產(chǎn)生缺陷，造成耐腐蝕性降低。2007年5月、6月，該備用泵分別更換2次隔離套，加上11月份隔離套泄漏這次，共計(jì)更換3次。大慶煉化公司沒(méi)有哈氏合金檢測(cè)的條件，所以無(wú)法檢測(cè)隔離套質(zhì)量，但是對(duì)其加工質(zhì)量表示懷疑。

（2）介質(zhì)中的雜質(zhì)可能堵塞泵腔內(nèi)的冷卻孔或減小流通面積，從而降低介質(zhì)對(duì)隔離套的冷卻作用。

（3）在內(nèi)外磁力套相對(duì)切割磁力線產(chǎn)生的局部較高溫作用下，哈氏合金易吸收雜質(zhì)的有害元素，使其力學(xué)性能和耐腐蝕性能下降，即中溫?zé)岱€(wěn)定性下降，易發(fā)生隔離套腐蝕。

4 整改措施

（1）原硫酸泵根據(jù)公司轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備管理制度要求，由每2個(gè)月切換1次現(xiàn)更改為每15 d切換1次，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)備用泵備用的使用情況，也可以消除泵內(nèi)可能積累的氣泡。

（2）要求機(jī)電儀分廠嚴(yán)格對(duì)備件把關(guān)，對(duì)隔離套等易損件要求供貨廠家出具質(zhì)量合格文件。

（3）申請(qǐng)對(duì)酸堿站的硫酸進(jìn)行化驗(yàn)并提高硫酸濃度，減少硫酸中雜質(zhì)對(duì)設(shè)備的危害。

（4）加強(qiáng)培訓(xùn)員工，使其在設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)要判斷及時(shí)準(zhǔn)確、處理得當(dāng)。

5 運(yùn)行效果

維修后，經(jīng)重負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)考核，硫酸泵運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、正常，無(wú)異常情況出現(xiàn)，各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)顯示值符合設(shè)計(jì)要求。至此，硫酸泵的分析、維修、處理過(guò)程結(jié)束，驗(yàn)收合格，達(dá)到設(shè)計(jì)要求，消除了生產(chǎn)隱患。